一种仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的制作方法

本发明涉及一种折展机构，特别是一种仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构。

背景技术：

含羞草是一种喜欢生长在温暖湿润地区的豆科多年生草本或亚灌木，如果用手轻轻碰触它的叶片，叶片就会立即合在一起，人们也叫它感应草。含羞草细胞是由细小如网状的蛋白质“肌动蛋白”所支撑，产生闭合运动时，肌动蛋白的磷酸会脱落，当肌动蛋白散开时，细胞被破坏，结果水分跑出来，以致产生闭合运动。

随着航空航天技术的发展，可展机构被广泛应用于卫星通讯、深空探测、空间站建设等方面。为了满足可展机构多功能、多波段、大容量、大功率及长寿命等需要，以及受运载器的空间限制，对可展机构提出了大折叠比、高精度、轻质量及高刚性的要求。

中国专利201410538119.4公开了一种球面天线支撑机构，该发明可折展单元复杂，折展过程复杂，当折展机构进入空间轨道时，机构展开至工作状态较为困难；中国专利201410270268.7公开了一种基于肋机构的模块化空间曲面折展天线机构，该发明通过多个张紧拉绳来增加可展机构的稳定性和刚度，但是可展机构长时间在工作状态时，张紧拉绳长时间处于受力状态，会产生疲劳失效，反而降低可展机构的稳定性和刚度；中国专利201510939297.2公开了一种用于雷达天线快速架设与撤收的支撑臂折展机构，该发明通过导轨和齿轮齿条的形式来实现折展，增加了机构的制作成本，推广应用性差。因此迫切需要一种质量轻、折叠比大、结构简单、折展过程简单、高稳定性、高可靠性、高刚度、制作成本低、推广应用好的折展机构。

目前，尚未见到一种同时兼具质量轻、折叠比大、结构简单、折展过程简单、高稳定性、高可靠性、高刚度、制作成本低、推广应用好等特点的折展机构发明设计。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构，它具有质量轻、折叠比大、结构简单、折展过程简单、高稳定性、高可靠性、高刚度、制作成本低、推广应用好等特点。

本发明的技术方案是：一种仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构，包括旋转机座、支架杆、四杆机构和刚性铰链，具体结构和连接关系如下：

所述旋转机座分上、下两层设计，上、下两层分别对应四个销轴座，销轴座嵌套在旋转机座内，可在旋转机座上任意转动；所述支架杆一端通过销轴与销轴座连接，两侧通过销轴与四杆机构连接；所述四杆机构有多组，四杆机构包括驱动杆、连杆和连架杆，所述驱动杆一端通过销轴与支架杆连接，另一端通过销轴与连杆连接，所述连杆一端通过销轴与驱动杆连接，另一端通过销轴与连架杆连接，所述连架杆一端通过销轴与连杆连接，另一端通过销轴与支架杆连接；所述刚性铰链一端与可展模块连接，另一端与另一个可展模块连接，刚性铰链可绕中间转动副转动。

所述可展模块包括旋转机座、支持架和四杆机构。

所述可展模块为多个，一个可展模块由一个旋转机座、八个支架杆和二十四个四杆机构，可展模块之间通过刚性铰链连接。

所述旋转机座为多边形机座，机座的内角与刚性铰链两侧边的夹角相同，即所述旋转机座为正八边形机座，其内角为135°，则刚性铰链两侧边夹角也为135°。

所述销轴座为弧形销轴座，销轴座的弧形板嵌套在旋转机座的内侧，销轴座能够在弧形板的约束下，以旋转机座为中心进行360°旋转。

所述旋转机座为仿含羞草主杆部分，所述支架杆为仿含羞草枝干部分，所述四杆机构为仿含羞草叶片部分，所述四杆机构的折叠形如含羞草叶片的折叠，所述支架杆的折叠形如含羞草枝干的弯曲。

本发明的突出优点在于：

1、折展机构通过两次折叠，实现空间折叠，且折叠比大。

2、构件均由连杆构成，质量轻，结构简单，杆件加工容易，制作成本低，推广应用好。

3、所有运动副均为转动副，连接方式简单，用电机驱动，通过控制电机的速度，控制杆件运动的速度，达到增加稳定性和可靠性的效果。

4、通过旋转机座的运动，形成不同的可展模块，以适应不同的工作类型，满足复杂多变的航天工作的需求。

5、可展模块之间采用刚性铰链，结构简单、加工制造方面，便于安装。

附图说明

图1为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的结构示意图。

图2为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的可展模块完全展开状态的俯视图。

图3为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的可展模块完全展开状态的结构示意图。

图4为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的可展模块完全展开状态的主视图。

图5为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的半展开状态的结构示意图。

图6为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的完全折叠状态的结构示意图。

图7为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的变拓扑情况下完全展开状态的俯视图。

图8为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的变拓扑情况下完全展开状态的结构示意图。

图9为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的旋转机座的主视图。

图10为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的旋转机座的俯视图。

图11为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的旋转机座的结构示意图。

图12为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的可展单元的完全展开状态的结构状态图。

图13为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的可展单元的完全折叠状态的结构示意图。

图14为本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构的刚性铰链的结构示意图。

图中标记为：1.旋转机座；2.支架杆；3.驱动杆；4.连杆；5.连架杆；6.刚性铰链。

具体实施方式

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步描述。

如图1至图14所示，本发明所述的仿含羞草刚性铰链连接的变拓扑折展机构，包括旋转机座1、支架杆2、四杆机构和刚性铰链6，具体结构和连接关系如下，

所述旋转机座1分上、下两层设计，上、下两层分别对应四个销轴座，销轴座嵌套在旋转机座内，可在旋转机座1上任意转动；所述支架杆2一端通过销轴与销轴座连接，两侧通过销轴与四杆机构连接；所述四杆机构有多组，四杆机构包括驱动杆3、连杆4和连架杆5，所述驱动杆3一端通过销轴与支架杆2连接，另一端通过销轴与连杆4连接，所述连杆4一端通过销轴与驱动杆3连接，另一端通过销轴与连架杆5连接，所述连架杆5一端通过销轴与连杆4连接，另一端通过销轴与支架杆2连接；所述刚性铰链6一端与可展模块连接，另一端与另一个可展模块连接，刚性铰链6可绕中间转动副转动。

所述可展模块包括旋转机座1、支架杆2和四杆机构；

所述可展模块为多个，一个可展模块由一个旋转机座1、八个支架杆2和二十四个四杆机构，可展模块之间通过刚性铰链6连接。

所述旋转机座1为多边形机座，机座的内角与刚性铰链6两侧边的夹角相同，即所述旋转机座1为正八边形机座，其内角为135°，则刚性铰链6两侧边夹角也为135°。

所述销轴座为弧形销轴座，销轴座的弧形板嵌套在旋转机座的内侧，销轴座能够在弧形板的约束下，以旋转机座为中心进行360°旋转。

所述旋转机座1为仿含羞草主杆部分，所述支架杆2为仿含羞草枝干部分，所述四杆机构为仿含羞草叶片部分，所述四杆机构的折叠形如含羞草叶片的折叠，所述支架杆2的折叠形如含羞草枝干的弯曲。

工作原理及过程：

如图2、图3和图5所示，折展机构由完全展开状态到半展开状态，电机驱动四杆机构的驱动杆3向支架杆2方向靠拢，带动连杆4，进而带动连架杆5，使四杆机构实现收缩。

如图5和图6所示，折展机构由半展开状态到完全折叠状态，电机驱动支架杆2向机座1运动，支持架折叠90°时即可实现完全折叠。

如图2、图3、图7和图8所示，折展机构实现变拓扑情况，旋转机座1下层固定不动，上层做旋转运动，带动铰链座，进而带动支架杆2做旋转运动，旋转90°即可实现八个支架杆2变为四个支架杆2。